Evaluación y mejoras en las predicciones de curvatura interfacial en interFoam
Autores: Agarwal, Arpit; Ananth, Mohan; Trujillo, Mario F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Evaluación y mejoras en las predicciones de curvatura interfacial en interFoam
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Mejoras
Curvatura interfacial
InterFoam
Campo de fracción líquida
Función de distancia firmada
Ecuación de Hamilton-Jacobi
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se implementan mejoras en la curvatura interfacial de interFoam basadas en (i) el suavizado del campo de fracción líquida y (ii) la creación de una función de distancia firmada. Mientras que trabajos anteriores en esta área se han centrado en evaluar corrientes espurias y configuraciones similares, las pruebas implementadas en este trabajo son más aplicables a problemas de pulverización y ruptura hidrodinámica. Para el método basado en la función de distancia, se desarrolla un enfoque dual basado en una reconstrucción geométrica de la interfaz en celdas interfaciales y la solución de la ecuación de Hamilton-Jacobi lejos de estas celdas. Los resultados más prometedores provienen de este método, donde se corrige la falta de convergencia de las predicciones de presión de Laplace que existen en la versión estándar de interFoam, resultando en una convergencia de segundo orden. Se observan mejoras similares, pero menos drásticas, en otros ejercicios que consisten en la oscilación de una gota, un problema de Orr-Sommerfeld de 2 fases, la inestabilidad de Rayleigh-Plateau y la retracción de una columna líquida. Solo cuando la dinámica está completamente gobernada por la tensión superficial o está fuertemente influenciada por ella, vemos la necesidad de sustituir el enfoque de curvatura estándar de interFoam por un esquema más preciso. Para problemas más realistas, que naturalmente incluyen dinámicas más complicadas, la diferencia entre el enfoque estándar y el enfoque basado en la función de distancia es mínima.
Descripción
Se implementan mejoras en la curvatura interfacial de interFoam basadas en (i) el suavizado del campo de fracción líquida y (ii) la creación de una función de distancia firmada. Mientras que trabajos anteriores en esta área se han centrado en evaluar corrientes espurias y configuraciones similares, las pruebas implementadas en este trabajo son más aplicables a problemas de pulverización y ruptura hidrodinámica. Para el método basado en la función de distancia, se desarrolla un enfoque dual basado en una reconstrucción geométrica de la interfaz en celdas interfaciales y la solución de la ecuación de Hamilton-Jacobi lejos de estas celdas. Los resultados más prometedores provienen de este método, donde se corrige la falta de convergencia de las predicciones de presión de Laplace que existen en la versión estándar de interFoam, resultando en una convergencia de segundo orden. Se observan mejoras similares, pero menos drásticas, en otros ejercicios que consisten en la oscilación de una gota, un problema de Orr-Sommerfeld de 2 fases, la inestabilidad de Rayleigh-Plateau y la retracción de una columna líquida. Solo cuando la dinámica está completamente gobernada por la tensión superficial o está fuertemente influenciada por ella, vemos la necesidad de sustituir el enfoque de curvatura estándar de interFoam por un esquema más preciso. Para problemas más realistas, que naturalmente incluyen dinámicas más complicadas, la diferencia entre el enfoque estándar y el enfoque basado en la función de distancia es mínima.